2.4蛋白质是生命活动的主要承担者教案-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4节蛋白质是生命活动的主要承担者 课时学习目标阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸 的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构，细胞的 功能主要由蛋白质完成（结构与功能观）。 一、蛋白质的功能及其基本组成单位 一氨基酸 ◆自主梳理◆ 1.蛋白质的功能 生命活动的主要承担者 类别 功能 举例 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构 结构蛋白 肌动蛋白、肌球蛋白等 的重要物质 对细胞和生物体的生命活动有重要的 调节 胰岛素、生长激素等 功 调节作用 能 催化 细胞中的化学反应离不开酶的催化 胃蛋白酶等 蛋 运输 有些蛋白质具有运输功能 血红蛋白等 能抵御侵入人体或高等动物体内的抗 免疫 抗体等 原物质 2蛋白质的基本组成单位— 氨基酸 ()氨基酸的种类 ①在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。 ②分为必需氨基酸(8种)和非必需氨基酸(13种)。 (2)主要组成元素C、H、O、N(有些含S)。 (3)氨基酸的结构特点 H R基 结构 -H,N COOH 通式 基 →决定氯基酿的种类 数量上 至少含有一个氨基（一NH)和 结构 一个羧基（一COOH) 特点 位置上 都有一个氨基和一个酸基连 接在同一个碳原子上 [微思考] 氨基酸的不同种类主要由什么结构决定的？为什么？ 提示：R基。组成人体蛋白质的21种氨基酸只有R基结构是不同的。 [辨正误] (1)蛋白质具有催化、免疫、遗传、调节等各种功能。(×) 提示：蛋白质不具有遗传功能。 (2)具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(×) 提示：氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接 在同一个碳原子上，该碳原子上还连接一个H和一个侧链基团。 (3)组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合。(×) 提示：组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合方式都是相同的。 (4)组成生物体的蛋白质中，甘氨酸的相对分子质量最小。（√） ◆合作探究◆ 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，从蛋白质水解产物中分解出来的氨基酸有21 种，下图为四种氨基酸的结构示意图。 CH CH,-SH HN-C-COOH HN-C-COOH H H 丙氨酸 半胱氨酸 (CH)-NH CH-COOH HNGCOOH HNGCOOH H H 赖氨酸 天冬氨酸 HN C COOH (1)构成蛋白质的氨基酸共有的部分是 H (2)材料中四种氨基酸的R基分别是什么？ 提示：CH3、CH2一SH、(CH2)4一NH2、 CH2COOH。 (3)若有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基分布在哪里？ 提示：部分氨基酸分子中含有一个以上的氨基或羧基，多出来的氨基或羧基位于 R基上。 (4)由材料可否得出某化合物中只要含有氨基和羧基，就一定是构成蛋白质的氨基 酸？为什么？ 提示：不能。构成蛋白质的氨基酸不仅有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个 羧基连接在同一个碳原子上。 (⑤)同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水， 这种差异的产生是由何种基团决定的？为什么？ 我们区别在哪里D R,基C R基 谷氨酸缬氨酸 提示：R基。R基具有可变性，R基的可变性决定了氨基酸的种类和不同种类氨 基酸的结构与性质的差异性。 【学以致用】 1.(2024山西太原期中)如图为某同学写的组成蛋白质的氨基酸的结构通式，下列 叙述正确的是( ) R H,N-CH-COOH A该同学所写的结构通式是正确的 B.结构最简单的氨基酸的R基为一H C.构成人体蛋白质的氨基酸的R基有100多种 D.每个氨基酸均只有一个氨基和一个羧基 答案B 解析组成蛋白质的基本单位是氨基酸，题图中氨基应该为一NH2,A错误：构 成人体蛋白质的氨基酸的R基有21种，C错误：每个氨基酸至少都含有一个氨 基和一个羧基，D错误。 2.(2024河北石家庄高一期末)缬氨酸的R基为C3H,则一分子缬氨酸含有的C、 H、O、N原子数依次为( ) A2、4、2、1 B.5、11、2、1 C.5、9、4、1 D.5、8、2、1 答案B 解析组成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基 和一个羧基连接在同一个碳原子上，分子式为CHO2NR。根据题意知，缬氨酸 的R基为CH,因此缬氨酸的结构简式为CHO2N,因此一分子缬氨酸含有 的C、H、O、N原子数依次为5、11、2、1，B正确。 二、蛋白质的结构及其多样性 ◆自主梳理◆ 1.氨基酸的脱水缩合 H2N- +OH+H上N COOH① R H HN- COOH+H2O ② (1)此生理过程①的名称是脱水缩合。 (2)写出数字代表的结构或名称：②二肽；③肽键—连接两个氨基酸分子的化学 键 ()多肽：由多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽，通 常呈链状结构，叫作肽链。 (4)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的一H和另一个氨基酸羧基中的一OH (5)H2O中H和O的来源：H来自氨基和羧基，O来自羧基。 (6)一NH2和一COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的一NH2和一 个游离的一COOH,分别位于肽链的两端，其余的一NH2和一COOH位于R基中。 2蛋白质结构多样性的原因 ○●0-● 口■□ 00■口 ■■口 氨基酸的种类不 氨基酸的数目不 同，构成的肽链 蛋白质 同，构成的肽链 不同 结构的 不同 多样性 ○■0● 个9Q/δU 口00▣ 、。Y 氨基酸的排列顺 肽链的盘曲、折 序不同构成的肽 叠方式及形成的 链不同 空间结构不同构 成的蛋白质不同 3蛋白质的变性 (①)概念：蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象 被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 (2)应用：①鸡蛋、肉类煮熟后，由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松 散，容易被蛋白酶水解，因而易于消化。②经过加热、加酸、加酒精等引起细菌 和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。 [微思考] 结合教材P30“图2一11某种胰岛素的二硫键示意图”，回答有关问题： A B链 S-S COOH COOH (1)该胰岛素是由2条肽链构成的，含有3个二疏键。 (2)二硫键的形成过程可表示为SH十SH→SS一十2H,在该胰岛素形成二 硫键过程中，共脱去了6个H。 [辨正误] (1)二肽是由两个氨基酸分子脱水缩合形成的，含有2个肽键。(×) 提示：二肽中含有1个肽键。 (2)由于肽链上不同氨基酸之间能形成氢键等化学键，使得肽链能盘曲、折叠。（√ ) (3)高温会使蛋白质中的肽键断裂。(×) 提示：高温破坏蛋白质的空间结构，不破坏肽键。 (4)氨基酸种类、数量及排列顺序都相同的蛋白质是同一种蛋白质。(×) 提示：空间结构不同，蛋白质的结构也不同。 (⑤)变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。（√） ◆合作探究◆ 请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析： R R2 R R。 H,N-C-CO-NH-C-CO-NH-...-C-CO-NH-C-COOH H H H H (1)肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？ 提示：氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。 (2)肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？ 提示：有。位于肽链的两端，R基中也可能有。 (3)氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？ 提示：氨基酸数一肽链数=形成的水分子数=肽键数。 (4)假设氨基酸的平均相对分子质量为α，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽 的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？ 提示：na-18(n-1);na-18(n-m)。 【学以致用】 3.(2024江西新余阶段考)科学家发现了组成人体的第21种氨基酸硒代半胱氨 酸，其化学式为CHNO,S,下列说法错误的是() A该氨基酸的R基为一CHSc B.各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同 C.两个氨基酸分子通过肽键连接成二肽 D.两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的HO中的氢来源于羧基 答案D 解析两个硒代半胱氨酸分子脱水缩合过程产生的H2O中的氢，一个来源于羧基， 一个来源于氨基，D错误。 4.(2024广东汕头检测)某小组采用两种途径处理鸡蛋清溶液的过程如图所示，下 列叙述错误的是() ①食盐 ③蒸馏水 ·析出蛋白质 鸡 清 解 ②加热 产生蛋白块④蛋白酶 A①②所依据的原理不同，过程②破坏了蛋白质的空间结构 B.③④所依据的原理不同，过程④破坏蛋白质的肽键 C溶解后的溶液分别加入双缩脲试剂均可变成紫色 D过程②产生的蛋白块也可用③的方法进行溶解 答案D 解析①和②分别是蛋白质的盐析和变性，其原理分别是蛋白质在不同浓度食盐 下的溶解度不同和加热破坏了蛋白质的空间结构，A正确：③和④分别是蛋白质 的溶解和蛋白质的水解，其原理分别是蛋白质的溶解和蛋白块在蛋白酶的催化作 用下水解为多肽及某些氨基酸，蛋白质的水解过程中会破坏蛋白质中的肽键，B 正确：溶解后的溶液中均含有肽键，加入双缩脲试剂均可变成紫色，C正确：过 程②加热过程中产生的蛋白块已经发生变性，不可用③蒸馏水溶解的方法进行溶 解，D错误。 学霸感悟 1.蛋白质的盐析、变性与水解 盐析是蛋白质溶解度变化引起的，属于物理变 化，蛋白质的空间结构发生可逆的非破坏性变 化，这种变化是可以恢复的 是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致 性 的受白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链 变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂 在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽 解 进而彻底水解为氨基酸 2.双缩脲试剂能与蛋白质或多肽中的肽键发生反应形成紫色络合物。盐析和变性 均不发生肽键断裂，故盐析和变性后的蛋白质均可与双缩脲试剂产生紫色反应。 ◆ 思维导图◆ 组成元素 CH,O.N(有的还含有S) 种类 必需氨基酸(8种) (21种) 非必需氨基酸(13种) 氨基酸 通式 HN-C COOH 水编合 分 特点 至少都有一个氨基和一个羧 多肽 基，并H都有一个氨基和一个 !盘曲折登 羧基连接在同一个碳原子上 蛋白质 氨基酸的种类、数甘和排列顺 序不同，肽链的盘曲、折叠方式 及其形成的空间结构千差万别 结构蛋白 蛋白质结构多样性 决定 蛋白质功能多样性 鹿图图 随堂检测 1.(2023·北京合格考)熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为加热使鸡蛋中的蛋白质分子 变得伸展、松散，容易被水解。高温改变了蛋白质分子的() A氨基酸种类 B.氨基酸数目 C.肽键数目 D.空间结构 答案D 解析熟鸡蛋比生鸡蛋易消化，是因为高温（加热），使鸡蛋中蛋白质的空间结构 变得伸展、松散，容易被水解，D正确。 2.(2024·吉林学业水平考试模拟)催产素和血管舒张素都是一条由9个氨基酸构成 的多肽链，但它们的生理功能却不相同，下列不属于其原因的是() A肽键的结构不同 B氨基酸的种类不同 C,氨基酸的排列顺序不同 D,多肽链的空间结构不同 答案A 解析肽键是由氨基酸中的氨基和羧基脱水缩合后连接起来的化学键，不同肽链 的肽键结构相同，A符合题意：组成催产素和血管舒张素的氨基酸数目虽然相同， 但氨基酸种类、排列顺序或多肽链盘由、折叠方式以及形成的空间结构不同，均 会导致二者生理功能不同，B、C、D不符合题意。 3.(2024湖南怀化期末)从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝 合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的 痛苦。下列相关叙述正确的是() A胶原蛋白分子的基本组成单位是氨基酸 B.氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质 C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素 D,组成人体的氨基酸都在人体内合成 答案A 解析氨基酸通过脱水缩合形成多肽后，还需进行一定的盘曲、折叠才能形成具 有特定结构和功能的蛋白质，B错误：每个氨基酸分子都含有C、H、O、N四种 元素，除此之外有的还含有其他元素，如甲疏氨酸还含有S,C错误：组成人体 的氨基酸不都在人体内合成，如人体细胞不能合成必需氨基酸，这些氨基酸只能 从外界环境中获取，D错误。 4.(2024广州市高一测试)下列是四个构成蛋白质氨基酸的结构简式，相关叙述错 误的是() H CH HN C COOH HNCCOOH H H 甲 乙 CH—OH CH,-COOH HN-C—COOH H,N—GCOOH H H 丙 丁 A构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N B.上述四种氨基酸的R基依次是—H、CH3、CH2一OH、一CH2COOH CR基中可以有氨基或羧基 D.只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸 答案D 解析根据甲、乙、丙、丁四个氨基酸的结构简式可知，四种氨基酸都含有C、 H、O、N四种元素。在甲、乙、丙、丁四个氨基酸中，R基依次是一H、CH、 CH2OH、CH2COOH。只根据是否含氨基和羧基不能判断某个化合物是 否是构成蛋白质的氨基酸。 5.(2024江苏扬州期初检测)谷胱甘肽(GSD几乎存在于人体每一个细胞中，主要起 到抗氧化和自由基清除的作用。如图是谷胱甘肽的结构简式，下列有关叙述正确 的是()